造纸是碳酸钙的最大下游市场之一，传统上，人们对优质的碳酸钙产品关注较多的是高白度、高纯度等几项技术指标，而现在考虑更多的是常规技术指标和特殊技术指标、指标的正负偏差、颜料颗粒形态与表面结构、对生产操作的影响、对纸张质量的影响、环保、价格等。
　　现代造纸技术的复杂性和纸张产品的多样化发展要求碳酸钙产品要做到优质专用。用于造纸填料和涂料的高品质碳酸钙应具备高白度、高纯度、高散射系数、适宜的粒度分布、低磨耗值、稳定的pH值、良好的化学稳定性、良好的着色性、低的价格等性能和特点。
　　同时，高品质碳酸钙对生产操作和纸张性能的改善应具有良好的分散性和悬浮性、较高的填料保留率、提高纸张不透明度和涂层遮盖性、减少纸张压光光泽和不透明度损失、改善纸张油墨吸收性、改善纸张透气性和印刷干燥性（固着）、低的黏度和良好的流变特性及与涂料具有良好的配伍性和黏度稳定性等。
 
1、质量的稳定性
　　
　　常规技术指标均应以正负偏差绝对值来限定，而不应以大于或小于多少来限定。在保持碳酸钙内在特性质量的稳定性及对纸张质量影响较大的因素方面，更应关注粒径分布的一致性和粒子形态的一致性，以及颜料粒子的可分散性、流变性、协同效应和磨耗特性
 
2、白度（亮度）与色度
 
　　用于高白度化学浆抄造高白度纸张的优质碳酸钙，通常要求较高的表观白度。国内轻质碳酸钙和重质碳酸钙产品最高白度可达95%～97%。
　　高品质纸张不仅要求有高的白度更重视色度，特别是用于热敏和压敏记录纸用途的碳酸钙。不同色度的碳酸钙与不同白度和色度的颜料及纸浆的重合效果，对纸张视觉感不同。不同矿物原料和生产工艺制造的碳酸钙，其色度不同。
　　高品质碳酸钙不仅具备较高的表观白度，也具有良好的耐老化性，一般要求光或热老化白度与表观白度差不大于0.5%。
　　片面追求碳酸钙高白度，可带来不透明度损失和价格高的问题。白度的选择应以纸张设计白度高1%～2%为宜。
 
3、粒径与粒度分布
 
　　粒径和粒度分布是高质量碳酸钙十分重要的评价指标，对纸张质量、涂料性能和生产操作性产生多项重要影响。
　　高速涂布机（＞1000m/min）≥5μm粒子的存在对刮刀磨损产生一定影响。而高速纸机填料≥8μm粒子的存在有明显影响。
　　细小粒子含量过高，填料易流失，高品质碳酸钙填料一般应控制≤1μm粒子含量小于30%。
　　窄粒径分布碳酸钙被认为是工程化颜料的重要特征之一，可改善粒子在纤维中的均匀分布；提高纸张透气性和改善印刷适性；提高填料保留率。用于涂料颜料可赋予涂料更好的流变特性；颜料与胶料有更理想的协同作用；改善涂层中颜料的排列结构，提高透气性、光学特性和拉毛强度。现代碳酸钙生产技术可控制轻质碳酸钙粒径分布在4～5个粒级之间，重质碳酸钙在8～10个粒级。
 
4、磨耗度
 
　　磨耗度是现代高速纸机和涂布设备的首要考虑因素，是高品质碳酸钙的重要指标。一般来说，车速大于300m/min均对磨耗有要求，并随车速的提高，磨耗度要求越小。
　　影响碳酸钙磨耗度的主要因素有：生产工艺和方法、大粒子含量、粒子形态、游离硅及铝（酸不溶物）含量、电荷性等。以往电荷性对磨耗的影响没有引起人们足够的重视，研究证实填料电荷与成形网和脱水元件材质的电荷极性相同时设备磨损度较小，电荷极性不同时磨损较大。同时还应考虑成形网及脱水元件的动态电荷性与填料电荷性的协同效应所引起的电荷平衡。
　　重质碳酸钙加工工艺对产品磨耗度有较大差异，同等粒径的干法加工重质碳酸钙产品，磨耗度高于湿法加工产品。雷蒙磨、气流磨、辊压磨等无介质干法粉碎设备加工的产品磨耗度高于球磨、珠磨等有介质粉碎设备生产的同等细度产品。
　　标准细度的重质碳酸钙因粒子有棱角，磨耗度高于同细度的轻质碳酸钙。现代湿法重质碳酸钙生产技术已能控制超细重质碳酸钙产品与轻质碳酸钙有相近的磨耗度。
 
5、粒子形态
 
　　粒子形态变化可对纸张质量和生产操作造成多重影响。与重质碳酸钙相比，轻质碳酸钙最重要的品质优势在于可以通过工艺调整制造多种形态的产品以改变其物理特性。
　　粒子表观形状，纸张填料常用轻质碳酸钙晶形：纺锤状、米粒状、柱状、针状、菊花瓣状、多聚体；卷烟纸填料常用轻质碳酸钙晶形：纺锤状、菊花瓣状、针状；
　　纸张涂料常用轻质碳酸钙晶形：纺锤状、米粒状、菱形片状、方解石体、柱状。
　　长轴短轴尺度（长径比或径厚比）。纺锤状、米粒状、柱状、针状等优质轻质碳酸钙，其长轴、短轴尺度有一定限定。纺锤状轻质碳酸钙长径比一般为（4～5）/1；米粒状（2～3）/1；柱状体用于填料为（4～6）/1，用于涂料（2～3）/1；针状（5～6）/1。
　　大长径比轻质碳酸钙用于填料有利于填料保留和改善纸张透气度。用于涂料则黏度较高，纸张光泽性较差。
　　多聚体（包括菊花瓣状）由若干形态相同的微细粒子聚合而成，具有更高的空隙体积和散光系数，呈多孔疏松结构，作为填料可提高纸张松厚度、不透明度，有利于填料的保留。用于涂料黏度较高，但有较高的油墨吸收值，可控制印刷油墨的扩散，赋予涂层松厚度和不透明度，纸张涂层光泽较低。
　　片状体有较大的径厚比。立方体以及长径比≤3的纺锤体或针（柱）状体用于涂料时黏度较低，可改善涂布纸压光光泽损失，有利于改善涂布纸光泽度。
　　表观孔隙与孔隙率。轻质碳酸钙与重质碳酸钙表现出的许多物理特性的不同，都源于轻质碳酸钙的形态特点。轻质碳酸钙表面有细小的孔隙，赋予其更大的孔隙率和比表面积，高的吸油值和散光系数。
　　形态均一性。优质的碳酸钙必须保证形态均一，即形状的一致性、长径比的一致性和粒子表面孔隙大小及分布的一致性。
　　多聚体还应考虑微细单个粒子大小、形貌的一致性和构成聚集体单个粒子的数量近似性，以保证聚集体粒度和孔隙大小的一致。构成菊花瓣状聚集体的单个晶体的长度以及相互间的开度和端部的尖度则十分重要。
　　一些研究表明，保持纺锤体和针状轻质碳酸钙端部的尖峰度有利轻质碳酸钙与纤维的结合。
 
6、电荷特性
 
　　碳酸钙电荷密度随矸度的增加由正电荷性趋向负电荷性。不同制造方法和细度碳酸钙电荷值不同。
　　近来对碳酸钙表面电荷特性的研究引起重视，得出不同的结论。它关系到颜料的凝聚与解离（分散）；浆料系统纤维与填料、填料与助剂的协同作用；涂料的配伍性与流变性；白水中微细粒子的吸附作用；抄造设备动态电荷特性与填料—浆料体系对设备磨损；助剂的选择、加入量、加入部位和顺序，碳酸钙自身的凝聚倾向等诸方面。在指导造纸生产取得最佳的效果有重要指导意义。
 
7、分散性
 
　　碳酸钙具有凝聚倾向，粒子越细凝聚倾向越大，1μm以下粒子特别是亚纳米和纳米细度的粒子，即使是浆料和干粉长期存放均会产生自凝聚。这也是用于涂料的纳米级碳酸钙在使用中遇到的困难之一。
　　细粒子含量高的涂料级（-2μm＞80%）产品凝聚倾向大于填料级产品。轻质碳酸钙干粉产品大于湿态产品。
　　湿法加工经干燥的重质碳酸钙大于浆料和泥饼状产品。长时间高温干燥产品大于低温干燥产品。轻质碳酸钙的干燥产品较同等细度的重质碳酸钙有更强的凝聚倾向。形态均一性差的产品凝聚倾向大于形态均一产品。
　　优质碳酸钙必须具备良好的分散性。未充分解离的碳酸钙很难发挥其内在特性。影响填料在纤维中的均匀分布，例如使用干粉状卷烟纸用轻质碳酸钙，因分散性不好，可使燃烧性和透气性变差。易于分散的优质钙在分散时，分散剂用量和搅拌强度较低，分散体悬浮性和粘稳性好。
 
8、粘度与粘度稳定性
 
　　用于填料的碳酸钙一般不作粘度要求。用于涂料的优质钙应具有良好的流变特性和低的粘度。现代优质碳酸钙生产技术可制造固含量70%～73%的轻质碳酸钙和固含量78%～79%（d95=2μm），粘度小于200mPa·s的重质碳酸钙产品。
　　碳酸钙的粘度和粘度稳定性主要与产品粒度分布、粒子形态、孔隙率、比表面积、吸附性、电荷性；碳酸钙制造过程添加的助剂特性；粘度、游离氧化物含量等相关。
　　充分分散的碳酸钙一般具有较好的粘稳性。评价方法常以放置24h后分散体粘度与即时粘度比值表示，一般粘稳系数不应大于1.2。劣质碳酸钙即使有时可以呈现很低的粘度，但静置一段时间后粘度会成倍增加。劣质钙的另一粘度特性表现在，不同分散强度和固含量条件下，呈现振粘效应；在高切变条件可出现较高的触变性和屈服值。
 
9、协同作用（配伍性）
 
　　优质碳酸钙必须具备好的化学稳定性。现代造纸技术普遍使用各种功能性添加剂，碳酸钙与其良好的协同性十分重要。碳酸钙制备过程有时为了控制晶体形态或赋予功能特性（如改性钙）往往加入引发剂、偶联剂等多种化学品。碳酸钙中的添加剂选择不当，会影响造纸常规助剂或胶料的不协同性，常表现为造纸助剂添加量的增加，增强剂、助留剂无效，白水中阴离子沉积物的增加，甚至纸病的出现。在涂料体系表现为分散剂用量增加或无效、粘度增加、粘稳性差。有时也反映在对造纸助剂具有的选择性方面
 
10、纯度（碳酸钙含量）
 
　　目前国内外造纸碳酸钙产品一般均要求碳酸钙含量≥98%，高纯度造纸钙可在99.5%以上。少量杂质带来的危害主要有以下几方面：
 
硅、铝的氧化物—磨耗度。
铁、锰的氧化物—白度、色度。
游离钙、镁、硫的氧化物—化学稳定性。
食品、医药包装纸应控制铅、砷等重金属离子含量。
用于压敏、热敏记录纸填料和涂料，常选择高纯度轻质碳酸钙，以保证显色剂的色调和持久性。
 

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来源：粉体技术网
 

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